I. Modifications continues des propriétés. — On les

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observe quand les métaux ont été soumis à des actions mécaniques très variables, par exemple suivant qu'ils ont été forgés, laminés, comprimés, écrouis, trempés, recuits, précipités, étirés en fils, etc. Ces actions mécaniques rapprochent d'une manière permanente les particules métalliques et il en résulte un accroissement progressif de densité, de dureté, d'élasticité, etc.. C'est ainsi que la densité du cuivre peut varier d'une manière continue entre 8,92 et 8,95, celle du zinc entre 6,86 et 7,10, celle de Tétain entre 7,17 et 7,30, suivant que ces métaux ont été laminés, martelés ou fondus, et ces variations correspondent à des changements continus et faibles des autres propriétés du métal. Des torsions et des chocs réitérés modifient profondément les propriétés du fer ; Kohn a soumis à ces influences une barre de fer forgé en lui faisant subir des chocs provenant de légers coups de marteau suivis chacun d'une torsion ne dépassant pas la limite de l'élasticité parfaite; l'altération, nulle après 32000 chocs, était légère après 129000, profonde après 988000, et après 3880000 l'aspect du métal n'était plus celui du fer forgé, mais bien celui de la fonte blanche, la cassure était devenue lamelleuse avec des cristaux atteignant 3 millimètres de longueur. C'est cette transformation sous l'influence de chocs et de vibrations multiples qui rend cristallins et cassants, au bout d'un certain temps de service, les essieux de wagons de chemins de fer, les câbles métalliques quisoutiennent les ponts suspendus, etc..

Les circonstances dans lesquelles se fait la précipitation d'un métal le donnent également avec des physionomies très diverses, tantôt en cristaux nets, ou en lamelles brillantes, tantôt en cristaux très petits et enchevêtrés de manière à former une sorte d'épongé métallique, d'autres fois sous la forme d'une poudre amorphe plus ou moins ténue. Si, par exemple, on mélange deux solutions, l'une de sesquichlorure d'or, l'autre de sulfate de protoxyde de fer, Tor qui se produit par la réduction du chlorure peut, suivant le degré de concentration et la température des dissolutions, offrir toutes les apparences depuis celle d'une poudre violet pourpré terne, légère, excessivement ténue, jusqu'à celle d'un précipité

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lourd offrant la couleur jaune et l'éclat métallique ; à ces aspects si différents du précipité, correspondent des propriétés différentes aussi du métal qui le constitue.

Un simple changement de température peut suffire à modifier complètement les propriétés d'un métal; celles du zinc varient d'une façon continue quand la température change, elle aussi, d'une manière continue ; le métal, à peine ductile et malléable à froid, le devient notablement à mesure qu'il s'échauffe, et entre 100° et ISO** on peut aisément le réduire en lames ou l'étirer en fils ; mais au delà de ISO"*, la variation de ses propriétés se fait en sens inverse, si bien qu'à 205^ il est cassant au point de se laisser pulvériser sans peine. Â ces modifications en correspondent d'autres dans la structure du métal ; sa cassure devient très nettement cristalline entre 100° et 150", mais en même temps il perd sa sonorité et produit, quand on le ploie, un bruissement semblable au cri de l'étain : d'ailleurs si on refroidit très lentement du zinc fondu, il présente une cassure lamellaire, offrant de larges feuilles très brillantes, tandis qu'un refroidissement brusque lui donne une cassure grisâtre finement, grenue, en même temps qu'une densité plus forte et une malléabilité moindre.

Le cadmium ressemble beaucoup au zinc : la densité 8,69 du métal martelé descend jusqu'à 8,52 suivant qu'on le recuit plus ou moins; flexible à la température ordinaire et malléable, il devient très cassant quand on le chauffe un peu fortement ; bref l'ensemble de ses propriétés varie, comme pour le zinc, en même temps que sa densité.

Quand on chauffe un fragment d'aluminium on le voit, un peu avant la fusion, prendre une apparence singulière, il devient friable et s'écrase sous la moindre pression ; sa structure est alors grenue, il ressemble à une agglomération de petits grains sphériques, très faiblement liés entre eux et celte structure persiste quand on laisse le métal se refroidir et reprendre sa solidité primitive ; il en résulte que quand on veut forger de Taluminium il convient de ne pas dépasser une certaine température (indiquée pratiquement par la volatilisation complète, sans décomposition, d'une goutte d'huile à graisser déposée à la surface), en chauffant davantage la

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matière à forger se réduirait en quelque sorte en poussière, sous Faction du marteau.

Le fer peut exister sous deux états moléculaires distincts : Gore avait remarqué qu'un fil de fer abandonné au refroidissement à partir du rouge clair, ne fait pas un retrait régulier, et que vers le rouge un peu sombre, ce retrait était brusquement interrompu par un allongement momentané ; Barrett, qui a vérifié le fait, a constaté en outre le phénomène inverse, c'est-à-dire un raccourcissement passager se produisant pendant le chauffage à peu prèsà la même température que rallongement anormal pendant le refroidissement ; en opérant dans l'obscurité on voit le (il remonter du rouge sombre au rouge clair en même temps que survient l'allongement momentané.

De son côté M. Pionchon, en étudiant les variations de la chaleur spéciûque du fer jusqu'à 1500 degrés, a remarqué que les quantités de chaleur nécessaires pour élever de zéro à 1 degré la température d'un gramme de fer, varient d'une manière remarquable et que pendant réchauffement du métal il y a deux absorptions anormales de chaleur ; la première de 5^*^,3 par gramme entre 660 et 720 degrés, la seconde entre 1000 et 1050. M. Osmond a observé de son côté que lorsqu'on étudie le refroidissement du fer pur le thermomètre s'arrête brusquement vers 855 degrés, et fait à cette température une station prolongée, puis il reprend brusquement sa marche descendante avec une légère tendance à monter aussitôt après l'arrêt ; un refroidissement progressif commence vers 750 degrés, présente un premier maximum principal entre 737 et 720 degrés, un deuxième maximum secondaire entre 708 et 702 degrés, et prend fin vers 690 degrés.

Ces arrêts dans le refroidissement, qui se produisent à certaines températures (potnfamft^wes), sont dus à un dégagement de chaleur et correspondent à d'autres phénomènes concomitants ; l'apparition du magnétisme coïncide avec le point critique inférieur (740^-700^), et vers le point critique supérieur (855®) M. Le Ghatelier a trouvé un changement brusque dans la loi de dilatation du fer. Il y a donc ici une véritable transformation moléculaire qui conduit à considérer

deux états difiéreots du fer : l'état 3 au-dessus du point critique supérieur, Tétat a au-dessous du point critique inférieur. Sous Tétat 3) que le fer possède au-dessus de 855^ il est dur et cassant ; sous l'état 2, que le même fer garde audessous de 700", il est malléable ; la variété p se produit par Taction de toute pression mécanique appliquée audessous du rouge très sombre et produisant une déformation permanente ; entre 700*^ et 855"* le métal contient un mélange de fer sous ses deux états moléculaires x et 3-

II. Modifications discontinues des propriétés. — Action de la chaleur. — Les variations qui procèdent par sauts brusques se rattachent principalement à des faits de polymorphisme et accompagnent souvent des changements dans la forme cristalline du corps considéré, un des exemples les plus nets est fourni par Tétain ; nous avons dit que suivant les actions mécaniques auxquelles il a été soumis, sa densité oscille entre 7,17 et 7,30 et que ses propriétés éprouvent des modifications continues correspondantes ; mais le froid produit sur lui une transformation remarquable et d'une tout autre importance. Quand on refroidit aux environs de — 40® des morceaux d'étain plongés dans un bain d'alcool, ils se recouvrent bientôt d'excroissances gris d'acier qui deviennent des centres de cristallisation d'où partent des aiguilles ; le métal devient gris, terne, fragile ; en perdant son éclat métallique, il augmente considérablement de volume et sa densité s'abaisse au voisinage de 5,8 ; sous les plus légères influences il se fendille et tombe en poussière. On voit combien les propriétés se sont modifiées, en même temps que la densité diminuait d'un cinquième environ de sa valeur. D'ailleurs soumis à l'action de la chaleur cet étain perd sa teinte grise et le métal reprend son éclat habituel en même temps qu'il éprouve une contraction notable : si l'on prend deux vases identiques remplis d'une même quantité d'ëtain pulvérulent modifié, et que l'on chauffe doucement Tun d'eux, le volume du métal qu'il contient diminue d'environ un cinquième, tandis que celui de l'autre ne change pas.

M. Schertel a signalé le cas de bagues et de médailles

LES MÉTAUX GON8KDBHÉ8 EN EOXIfÂMES 123

d'étaiD qui avaient séjourné 3 à 4 siècles dans une boite en bois placée à l'intérieur d'une niche murée de la cathédrale de Freiberg. Tous ces objets, sauf cinq bagues demeurées intactes, avaient subi la modification grisft ; ils étaient devenus gris de plomb et si cassants, que le plus léger choc suffisait à les fendiller et à les faire tomber en poussière ; cet étain avait pour densité 5,797 et s'est transformé en étain ordinaire à la température de 59 degrés. Fritsche a cité le fait d'un grand nombre de boutons d'uniforme en étain qui, déposés dans un magasin de Russie, furent, au moment d'une inspection, trouvés transformés en une masse informe de métal pulvérulent dont la densité était 5,952 et qui, à 35'', prit une couleur plus claire et se transforma en métal ordinaire. Les employés russes des entrepôts d'étain savent que, sous l'influence d'une température très basse, les blocs du métal deviennent cassants, à surface boursoufflée ; les uns offrent par places un aspect grdnuleux ou sableux, les autres se transforment en matière fllamenteuse et parfois la surface de certains fragments est recouverte d'aiguilles cristallisées. L'étain ainsi modifié est devenu gris en perdant son éclat métallique ; il le reprend et perd la teinte grise quand on le chauffe, en même temps qu'il diminue considérablement de volume.

Tous les négociants des pays froids connaissent d'ailleurs la transformation de l'étain blanc, en poudre grise, sous l'influence d'un froid extrême, transformation qui s'opère non seulement sur des saumons de métal, mais sur tous les objets fabriqués ; MM. Cahen et Van Eyk ont constaté que la transition est beaucoup facilitée par l'addition d'une solution du chlorure double Sn Cl*,2Az H* Cl ; en se servant delà méthode dilatométrique ils ont fixé la température de transformation de l'étain gris en étain ordinaire entre 10 et 20^ et la méthode électrique leur a donné 20^ sous la pression atmosphérique, de sorte que, sauf pendant les jours très chauds, tout l'étain serait dans un état d'équilibre plus ou moins instable ; les auteurs ont construit une courbe (fig. 21) sur les températures en abscisses en prenant pour ordonnées les vitesses de transformation, et elle montre que cette vitesse passe par un niaxirnum au voisinage de — 48°. Ils ont conclu de leurs

INTRODUCTION A L'bTODB DES M^AUX

Fig. 21.

expériences : 1*> que Tétain blanc sec commence à — 70* à se

transformer en étain gris ; 2* que la vitesse de transformation augmente beaucoup quand le métal blanc est mélangé avec un peu de métal gris ; 3^^ que la présence du chlorure double d'étain et d'ammonium augmente aussi cette vitesse, de sorte que les -i^ r^ .so conditions les plus favorables à la transformation sont celles où le métal blanc se trouve en présence à la fois de chlorure double et d'un peu de métal déjà transformé.

Ainsi l'étain, outre les modifications continues et faibles de ses propriétés, peut éprouver une transformation brusque, qu'accompagne un changement notable de l'ensemble de ses qualités ; nous allons constater que bien d'autres métaux se comportent de même. L'ensemble des propriétés de l'un d'eux, au lieu de présenter seulement une série de variations continues comprises entre certaines limites, off resouvent plusieurs séries de ces variations continues, séparées l'une de l'autre par un intervalle plus ou moins étendu.

La densité du cuivre peut éprouver des variations continues entre 8,92 et 8,95 qui correspondent à des changements continus et faibles des autres propriétés du métal suivant qu'il a été martelé, fondu, etc. ; mais il existe aussi une nouvelle variété de ce corps dans laquelle la densité est brusquement descendue à 8 seulement : c'est celle que M. Schûtzenberger {Comptes-rend. t. LXXXVI, p. 1265) a obtenue en électrolysant une solution à 10 pour 100 environ d'acétate de cuivre dans l'eau. Ici le rapport des densités est voisin de -|- et les propriétés du métal considéré sous ses états correspondants sont toutes profondément différentes. Le cuivre de M. Schûtzenberger est en plaques cassantes, tout à fait dépourvues de malléabilité, et se laissant broyer facilement en poudre impalpable ; leur couleur rouge est moins foncée que celle du cuivre ordinaire ; exposées à l'air, elles s'oxydent très

L£S MÉTAUX CONSIDÉRAS EN BUX-MÉMES 125

rapidement à la surface, s'irisent des plus belles nuances et, en quelques minutes, deviennent bleu indigo foncé ; pulvérisées, puis exposées au contact de Toxygëne atmosphérique, elles l'absorbent à la température ordinaire en se changeant en oxyde noir, cette oxydation est instantanée dans l'eau aérée chaude; l'acide azotique étendu de 10 volumes d'eau l'attaque d'une façon caractéristique en donnant du protoxyde d'azote presque pur, tandis qu'il est sans action sur le cuivre ordinaire. Le métal à faible densité se change du reste en métal habituel sous l'influence de la chaleur, et la transformation peut même avoir lieu à la température de 15o ; elle s'effectue avec un dégagement de chaleur notable accompagné d'une augmentation de densité, et dès lors le cuivre revenu à sa forme la plus commune, fournit du sous-oxyde, quand on le soumet à l'action de corps oxydants, avant de se changer en oxyde noir. Le métal déposé par électrolyse dans les conditions précitées diffère donc singulièrement du cuivre fondu.

Un grand nombre de métaux conservent des traces profondes de la façon dont ils ont été obtenus, et ils peuvent, suivant leur origine, posséder des propriétés fort différentes.

— Quand on électrolyse une solution de potasse en prenant comme anode une lame de plomb, il se dégage de l'hydrogène à la cathode, du plomb se dissout et bientôt se dépose à son tour sous la forme d'une volumineuse éponge grise qui, lavée et séchée dans le vide, donne un métal que le contact de Tair, à la température ordinaire, transforme en moins d'une heure en oxyde jaune cristallin. Le plomb fondu, au contraire, se ternit assez rapidement à froid par Toxygène atmosphérique, mais l'oxydation demeure tout à fait superficielle.

— L'électrolyse de solutions de chlorure, bromure, iodure d'antimoine par un courant faible et constant, a donné à Gore un métal doué de propriétés toutes spéciales : celui qui provient de l'électrolyse du chlorure est en plaques brillantes, blanc d'argent qui font explosion par le choc, ou quand on les frotte avec un corps dur, en donnant un dégagement de chaleur et quelquefois de lumière ; ce phénomène a lieu brusquement entre 95 et 100 degrés, ou bien quand on touche le métal froid avec un fil chauffé au rouge ; il détone sous l'eau à

126 INTRODUCTION A l'kTUDE DBS MÉTAUX

75 degrés environ. Le métal préparé avec le bromure ou Tiodure d'antimoine a des propriétés analogues, un peu différentes, mais qui ne sont en rien celles de Tantimoine ordinaire; ces expériences ont d'ailleurs besoin d'être reprises, le métal modifié n'est vraisemblablement pas pur, car sa détonation est accompagnée de la production de fumées blanches dues à la volatilisation de chlorure qui a été retenu par l'antimoine déposé au pôle négatif.

— Quand on chauffe de l'argent dans l'hydrogène toutes ses propriétés se modiQent à partir de 650 degrés ; la résistance électrique s'accroît rapidement et après refroidissement, le métal est devenu si fragile qu'on ne peut plier, sans les rompre, des flls d'un quart de millimètre de diamètre ; en même temps il a pris un aspect terne et son point de fusion est descendu de 054 à 915 degrés. Comme ces phénomènes n'ont pas lieu quand on chauffe l'argent dans un gaz autre que l'hydrogène, il est vraisemblable qu'au rouge celui-ci est absorbé par l'argent en donnant un corps qui se détruit à mesure que la température s*abaisse,de sorte que le métal refroidi ne retient pas une quantité appréciable d'hydrogène, et qui laisse le métal avec des propriétés qui diffèrent de celles de l'argent fondu, puis laminé par exemple.

De son coté, M. Berthelot a mis en lumière l'existence de diverses modifications allotropiques de l'argent en dissolvant ce métal pris sous ses différents états, dans un même poids de mercure, employé comme liquide calorimétrique ; la différence entre les quantités de chaleur observées est égale à la chaleur de transformation des états expérimentés ; il a trouvé ainsi pour 108 gr. d'argent :

1. — Argent battu, en feuilles minces, dégage. ...-»- 2<^*'- 03